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Spring Cloud Alibaba | Sentinel:分布式系统的流量防卫兵进阶实战

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在阅读本文前,建议先阅读《Spring Cloud Alibaba | Sentinel:分布式系统的流量防卫兵基础实战》

1. Sentinel整合Feign和RestTemplate

Sentinel目前已经同时支持Feign和RestTemplate,需要我们引入对应的依赖,在使用Feign的时候需要在配置文件中打开Sentinel对Feign的支持:feign.sentinel.enabled=true,同时需要加入openfeign starter依赖使sentinel starter中的自动化配置类生效。在使用RestTemplate的时候需要在构造RestTemplate的Bean的时候加上@SentinelRestTemplate注解,开启Sentinel对RestTemplate的支持。

1.1 创建父工程sentinel-springcloud-high:

父工程pom.xml如下:

代码清单:Alibaba/sentinel-springcloud-high/pom.xml


<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-sentinel</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>

公共组件中引入Sentinel做流量控制,引入Nacos做服务中心。

1.2 创建子工程provider_server:

配置文件application.yml如下:

代码清单:Alibaba/sentinel-springcloud-high/provider_server/pom.xml


server:
  port: 8000
spring:
  application:
    name: spring-cloud-provider-server
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        server-addr: 192.168.44.129:8848
    sentinel:
      transport:
        dashboard: localhost:8080
        port: 8720
management:
  endpoints:
    web:
      cors:
        allowed-methods: '*'

接口测试类HelloController.java如下:

代码清单:Alibaba/sentinel-springcloud-high/provider_server/src/main/java/com/springcloud/provider_server/controller/HelloController.java


@RestController
public class HelloController {
    @GetMapping("/hello")
    public String hello(HttpServletRequest request) {
        return "Hello, port is: " + request.getLocalPort();
    }
}

1.3 创建子工程consumer_server:

子工程依赖pom.xml如下:

代码清单:Alibaba/sentinel-springcloud-high/consumer_server/pom.xml


<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId>
</dependency>

配置文件application.yml如下:

代码清单:Alibaba/sentinel-springcloud-high/consumer_server/src/main/resources/application.yml


server:
  port: 9000
spring:
  application:
    name: spring-cloud-consumer-server
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        server-addr: 192.168.44.129:8848
    sentinel:
      transport:
        dashboard: localhost:8080
        port: 8719
management:
  endpoints:
    web:
      cors:
        allowed-methods: '*'
feign:
  sentinel:
    enabled: true

这里使用feign.sentinel.enabled=true开启Sentinel对Feign的支持。

接口测试类HelloController.java

代码清单:Alibaba/sentinel-springcloud-high/consumer_server/src/main/java/com/springcloud/consumer_server/controller/HelloController.java


@RestController
public class HelloController {
    @Autowired
    HelloRemote helloRemote;

    @Autowired
    RestTemplate restTemplate;

    @GetMapping("/helloByFeign")
    public String helloByFeign() {
        return helloRemote.hello();
    }

    @GetMapping("/helloByRestTemplate")
    public String helloByRestTemplate() {
        return restTemplate.getForObject("http://spring-cloud-provider-server/hello/", String.class);
    }
}

Sentinel已经对做了整合,我们使用Feign的地方无需额外的注解。同时,@FeignClient注解中的所有属性,Sentinel都做了兼容。

启动主类Ch122ConsumerServerApplication.java如下:

代码清单:Alibaba/sentinel-springcloud-high/consumer_server/src/main/java/com/springcloud/consumer_server/ConsumerServerApplication.java


@SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient
@EnableFeignClients
public class Ch122ConsumerServerApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Ch122ConsumerServerApplication.class, args);
    }

    @Bean
    @LoadBalanced
    @SentinelRestTemplate
    public RestTemplate restTemplate() {
        return new RestTemplate();
    }

}

在使用RestTemplate的时候需要增加@SentinelRestTemplate来开启Sentinel对RestTemplate的支持。

1.4 测试

启动工程provider_server和consumer_server,provider_server修改启动配置,启动两个实例,打开浏览器访问:http://localhost:9000/helloByFeignhttp://localhost:9000/helloByRestTemplate ,刷新几次,可以看到页面交替显示Hello, port is: 8000Hello, port is: 8001,说明目前负载均衡正常,现在查看Sentinel控制台,如图:

1.5 流量控制测试

这时选择左侧的簇点流控,点击流控,如图:

这里我们配置一个最简单的规则,配置QPS限制为1,点击新增,如图:

这里解释一下什么是QPS,简单来说QPS是一个每秒访问数,这里我们测试时需要重复快速刷新http://localhost:9000/helloByFeignhttp://localhost:9000/helloByRestTemplate ,在刷新的过程中,我们可以看到页面会显示错误信息,如:Blocked by Sentinel (flow limiting),说明我们配置Sentinel已经限流成功,这时我们再看一下Sentinel的控制台,可以看到我们刚才访问的成功和限流的数量,如图:

2. 服务降级

在上一小结,我们介绍了Feign和RestTemplate整合Sentinel使用,并且在Sentinel控制台上做了QPS限流,并且限流成功,限流成功后,默认情况下,Sentinel对控制资源的限流处理是直接抛出异常。在没有合理的业务承接或者前端对接情况下可以这样,但是正常情况为了更好的用户业务,都会实现一些被限流之后的特殊处理,我们不希望展示一个生硬的报错。这一小节,我们介绍一下服务降级处理。

2.1 创建子工程consumer_fallback

Feign服务降级类HelloRemoteFallBack.java如下:

代码清单:Alibaba/sentinel-springcloud-high/consumer_fallback/src/main/java/com/springcloud/consumer_fallback/fallback/HelloRemoteFallBack.java


@Component
public class HelloRemoteFallBack implements HelloRemote {
    @Override
    public String hello() {
        return "Feign FallBack Msg";
    }
}

相对应的,这里需要在HelloRemote.java上做一部分配置,使得限流后,触发服务降级执行我们的服务降级类,代码如下:

代码清单:ch12_2/ch12_2_consumer_fallback/src/main/java/com/springcloud/book/ch12_2_consumer_fallback/remote/HelloRemote.java


@FeignClient(name = "spring-cloud-provider-server", fallback = HelloRemoteFallBack.class)
public interface HelloRemote {
    @GetMapping("/hello")
    String hello();
}

fallback = HelloRemoteFallBack.class指定服务降级的处理类为HelloRemoteFallBack.class

RestTemplate服务降级工具类ExceptionUtil.java如下:

代码清单:Alibaba/sentinel-springcloud-high/consumer_fallback/src/main/java/com/springcloud/consumer_fallback/remote/HelloRemote.java


public class ExceptionUtil {

    private final static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(ExceptionUtil.class);

    public static SentinelClientHttpResponse handleException(HttpRequest request, byte[] body, ClientHttpRequestExecution execution, BlockException ex) {
        logger.error(ex.getMessage(), ex);
        return new SentinelClientHttpResponse("RestTemplate FallBack Msg");
    }
}

这里同样需要修改RestTemplate注册成为Bean的地方,使得RestTemplate触发服务降级以后代码执行我们为它写的处理类,Ch122ConsumerFallbackApplication.java代码如下:

代码清单:Alibaba/sentinel-springcloud-high/consumer_fallback/src/main/java/com/springcloud/consumer_fallback/ConsumerFallbackApplication.java


@Bean
@LoadBalanced
@SentinelRestTemplate(blockHandler = "handleException", blockHandlerClass = ExceptionUtil.class)
public RestTemplate restTemplate() {
    return new RestTemplate();
}

这里需要注意,@SentinelRestTemplate注解的属性支持限流(blockHandler, blockHandlerClass)和降级(fallback, fallbackClass)的处理。

其中blockHandlerfallback属性对应的方法必须是对应blockHandlerClassfallbackClass属性中的静态方法。

@SentinelRestTemplate注解的限流(blockHandler, blockHandlerClass)和降级(fallback, fallbackClass)属性不强制填写。

当使用RestTemplate调用被Sentinel熔断后,会返回RestTemplate request block by sentinel信息,或者也可以编写对应的方法自行处理返回信息。这里提供了 SentinelClientHttpResponse用于构造返回信息。

2.2 测试

顺次启动provider_server和consumer_fallback两个子工程。先在浏览器中交替访问http://localhost:9090/helloByFeignhttp://localhost:9090/helloByRestTemplate ,而后打开Sentinel控制台,在这两个接口上增加限流信息,注意,这里要将限流信息加在资源上,具体如图:

在浏览器中刷新两个链接,两个限流信息都可以正常浏览器中显示,测试成功,再次查看Sentinel控制台,也可以看到被拒接的流量统计,如图:

3. Sentinel整合服务网关限流

Sentinel目前支持Spring Cloud Gateway、Zuul 等主流的 API Gateway 进行限流。看一下官方的结构图,如图:

从这张官方的图中,可以看到,Sentinel对Zuul的限流主要是通过3个Filter来完成的,对Spring Cloud Gateway则是通过一个SentinleGatewayFilter和一个BlockRequestHandler来完成的。

Sentinel 1.6.0 引入了 Sentinel API Gateway Adapter Common 模块,此模块中包含网关限流的规则和自定义 API 的实体和管理逻辑:

  • GatewayFlowRule:网关限流规则,针对 API Gateway 的场景定制的限流规则,可以针对不同 route 或自定义的 API 分组进行限流,支持针对请求中的参数、Header、来源 IP 等进行定制化的限流。
  • ApiDefinition:用户自定义的 API 定义分组,可以看做是一些 URL 匹配的组合。比如我们可以定义一个 API 叫 my_api,请求 path 模式为 /foo/** 和 /baz/** 的都归到 my_api 这个 API 分组下面。限流的时候可以针对这个自定义的 API 分组维度进行限流。

3.1 Zuul 1.x

Sentinel 提供了 Zuul 1.x 的适配模块,可以为 Zuul Gateway 提供两种资源维度的限流:

  • route 维度:即在 Spring 配置文件中配置的路由条目,资源名为对应的 route ID(对应 RequestContext 中的 proxy 字段)
  • 自定义 API 维度:用户可以利用 Sentinel 提供的 API 来自定义一些 API 分组

3.1.1 创建子工程zuul_server

工程依赖pom.xml如下:

代码清单:Alibaba/sentinel-springcloud-high/zuul_server/pom.xml


<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-zuul</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.csp</groupId>
    <artifactId>sentinel-zuul-adapter</artifactId>
</dependency>

这里因为sentinel-zuul-adapter未包含在spring-cloud-starter-alibaba-sentinel,需要手动单独引入。

3.1.2 配置文件application.yml如下:

代码清单:Alibaba/sentinel-springcloud-high/zuul_server/src/main/resources/application.yml


server:
  port: 18080
spring:
  application:
    name: spring-cloud-zuul-server
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        server-addr: 192.168.44.129:8848
    sentinel:
      transport:
        dashboard: localhost:8080
        port: 8720
zuul:
  routes:
    consumer-route:
      path: /consumer/**
      serviceId: spring-cloud-consumer-fallback

3.1.3 定义降级处理类ZuulFallbackProvider.java如下:

代码清单:Alibaba/sentinel-springcloud-high/zuul_server/src/main/java/com/springcloud/zuul_server/fallback/ZuulFallbackProvider.java


public class ZuulFallbackProvider implements ZuulBlockFallbackProvider {
    @Override
    public String getRoute() {
        return "*";
    }

    @Override
    public BlockResponse fallbackResponse(String route, Throwable cause) {
        RecordLog.info(String.format("[Sentinel DefaultBlockFallbackProvider] Run fallback route: %s", route));
        if (cause instanceof BlockException) {
            return new BlockResponse(429, "Sentinel block exception", route);
        } else {
            return new BlockResponse(500, "System Error", route);
        }
    }
}

3.1.4 同时,我们需要将3个Sentinel的Filter注入Spring,配置类如下:

代码清单:Alibaba/sentinel-springcloud-high/zuul_server/src/main/java/com/springcloud/zuul_server/config/ZuulConfig.java


@Configuration
public class ZuulConfig {
    @Bean
    public ZuulFilter sentinelZuulPreFilter() {
        // We can also provider the filter order in the constructor.
        return new SentinelZuulPreFilter();
    }

    @Bean
    public ZuulFilter sentinelZuulPostFilter() {
        return new SentinelZuulPostFilter();
    }

    @Bean
    public ZuulFilter sentinelZuulErrorFilter() {
        return new SentinelZuulErrorFilter();
    }

    /**
     * 注册 ZuulFallbackProvider
     */
    @PostConstruct
    public void doInit() {
        ZuulBlockFallbackManager.registerProvider(new ZuulFallbackProvider());
    }

}

最终,启动前需要配置JVM启动参数,增加-Dcsp.sentinel.app.type=1,来告诉Sentinel控制台我们启动的服务是为 API Gateway 类型。

3.1.5 测试

顺次启动子工程provider_server、consumer_fallback、zuul_server,打开浏览器访问:http://localhost:18080/consumer/helloByFeign ,然后我们打开Sentinel控制台,查看zuul_server服务,如图:

我们定制限流策略,依旧是QPS为1,我们再次刷新http://localhost:18080/consumer/helloByFeign 页面,这时,页面上已经可以正产限流了,限流后显示的内容为:

{"code":429, "message":"Sentinel block exception", "route":"consumer-route"}

这里注意,定义限流的是资源,千万不要定义错地方,限流定义如图:

3.2 Spring Cloud Gateway

从 1.6.0 版本开始,Sentinel 提供了 Spring Cloud Gateway 的适配模块,可以提供两种资源维度的限流:

  • route 维度:即在 Spring 配置文件中配置的路由条目,资源名为对应的 routeId
  • 自定义 API 维度:用户可以利用 Sentinel 提供的 API 来自定义一些 API 分组

3.2.1 创建子工程gateway_server

工程依赖pom.xml如下:

代码清单:Alibaba/sentinel-springcloud-high/gateway_server/pom.xml


<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-webflux</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.csp</groupId>
    <artifactId>sentinel-spring-cloud-gateway-adapter</artifactId>
</dependency>

3.2.2 配置文件application.yml如下:

代码清单:Alibaba/sentinel-springcloud-high/gateway_server/src/main/resources/application.yml


server:
  port: 28080
spring:
  application:
    name: spring-cloud-gateway-server
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        server-addr: 192.168.44.129:8848
    sentinel:
      transport:
        dashboard: localhost:8080
        port: 8720
    gateway:
      enabled: true
      discovery:
        locator:
          lower-case-service-id: true
      routes:
        - id: consumer_server
          uri: lb://spring-cloud-consumer-fallback
          predicates:
            - Method=GET

3.2.3 全局配置类GatewayConfig.java如下:

同上一小节介绍的Zuul,这里我们同样需要将两个Sentinel有关Spring Cloud Gateway的Filter注入Spring:SentinelGatewayFilterSentinelGatewayBlockExceptionHandler,这里因为在Sentinel v1.6.0版本才加入Spring Cloud Gateway的支持,很多地方还不是很完善,异常处理SentinelGatewayBlockExceptionHandler目前只能返回一个异常信息,在我们的系统中无法和上下游很好的结合,这里笔者自己重新实现了SentinelGatewayBlockExceptionHandler,并命名为JsonSentinelGatewayBlockExceptionHandler,返回参数定义成为JSON,这里不再注入Sentinel提供的SentinelGatewayBlockExceptionHandler,而是改为笔者自己实现的JsonSentinelGatewayBlockExceptionHandler

代码清单:Alibaba/sentinel-springcloud-high/gateway_server/src/main/java/com/springcloud/gateway_server/config/GatewayConfig.java


@Configuration
public class GatewayConfig {
    private final List<ViewResolver> viewResolvers;
    private final ServerCodecConfigurer serverCodecConfigurer;

    public GatewayConfig(ObjectProvider<List<ViewResolver>> viewResolversProvider, ServerCodecConfigurer serverCodecConfigurer) {
        this.viewResolvers = viewResolversProvider.getIfAvailable(Collections::emptyList);
        this.serverCodecConfigurer = serverCodecConfigurer;
    }

    @Bean
    @Order(Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE)
    public JsonSentinelGatewayBlockExceptionHandler jsonSentinelGatewayBlockExceptionHandler() {
        // Register the block exception handler for Spring Cloud Gateway.
        return new JsonSentinelGatewayBlockExceptionHandler(viewResolvers, serverCodecConfigurer);
    }

    @Bean
    @Order(-1)
    public GlobalFilter sentinelGatewayFilter() {
        return new SentinelGatewayFilter();
    }
}

3.2.4 降级处理类JsonSentinelGatewayBlockExceptionHandler.java如下:

代码清单:Alibaba/sentinel-springcloud-high/gateway_server/src/main/java/com/springcloud/gateway_server/exception/JsonSentinelGatewayBlockExceptionHandler.java


public class JsonSentinelGatewayBlockExceptionHandler implements WebExceptionHandler {
    private List<ViewResolver> viewResolvers;
    private List<HttpMessageWriter<?>> messageWriters;

    public JsonSentinelGatewayBlockExceptionHandler(List<ViewResolver> viewResolvers, ServerCodecConfigurer serverCodecConfigurer) {
        this.viewResolvers = viewResolvers;
        this.messageWriters = serverCodecConfigurer.getWriters();
    }

    private Mono<Void> writeResponse(ServerResponse response, ServerWebExchange exchange) {
        ServerHttpResponse serverHttpResponse = exchange.getResponse();
        serverHttpResponse.getHeaders().add("Content-Type", "application/json;charset=UTF-8");
        byte[] datas = "{\"code\":403,\"msg\":\"Sentinel block exception\"}".getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
        DataBuffer buffer = serverHttpResponse.bufferFactory().wrap(datas);
        return serverHttpResponse.writeWith(Mono.just(buffer));
    }

    @Override
    public Mono<Void> handle(ServerWebExchange exchange, Throwable ex) {
        if (exchange.getResponse().isCommitted()) {
            return Mono.error(ex);
        }
        // This exception handler only handles rejection by Sentinel.
        if (!BlockException.isBlockException(ex)) {
            return Mono.error(ex);
        }
        return handleBlockedRequest(exchange, ex)
                .flatMap(response -> writeResponse(response, exchange));
    }

    private Mono<ServerResponse> handleBlockedRequest(ServerWebExchange exchange, Throwable throwable) {
        return GatewayCallbackManager.getBlockHandler().handleRequest(exchange, throwable);
    }

    private final Supplier<ServerResponse.Context> contextSupplier = () -> new ServerResponse.Context() {
        @Override
        public List<HttpMessageWriter<?>> messageWriters() {
            return JsonSentinelGatewayBlockExceptionHandler.this.messageWriters;
        }

        @Override
        public List<ViewResolver> viewResolvers() {
            return JsonSentinelGatewayBlockExceptionHandler.this.viewResolvers;
        }
    };
}

笔者这里仅重写了writeResponse()方法,讲返回信息简单的更改成了json格式,各位读者有需要可以根据自己的需求进行修改。

3.2.5 测试

顺次启动provider_server、consumer_server和gateway_server,配置gateway_server jvm启动参数-Dcsp.sentinel.app.type=1,如图:

打开浏览器访问:http://localhost:28080/helloByFeign ,刷新几次,页面正常返回Hello, port is: 8000,打开Sentinel控制台,配置限流策略,QPS限制为1,再刷新浏览器页面,这时,我们可以看到浏览器返回限流信息:

{"code":403,"msg":"Sentinel block exception"}

测试成功。

4. 示例代码

Github-示例代码

Gitee-示例代码

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